태양에서 제2 핵융합 사이클 일어나는 증거 확인

이탈리아국립핵물리학연구소 INFN이 별에서 수소가 헬륨으로 변환하는 탄소-질소-산소 CNO 사이클이라고 불리는 핵융합 반응이 태양 중심에서 일어나고 있으며 여기에서 방출된 것으로 보이는 중성미자를 발견했다는 논문을 학술지 네이처에 발표했다.

이런 종류 반응은 1938년 예측됐지만 지금까지 확인되지 않았다. 과학자들은 CNO 순환 탐지를 위해 로마 북동쪽에서 65마일, 아펜니노 산맥 기슭에 위치한 NFN 연구소 내 검출기(Borexino)를 이용했다. 그 결과 CNO 순환에서 방출되는 중성미자를 이용한 태양 내 금속 함량에 대한 직접 측정의 길을 열고 있다.

거의 모든 별은 수소를 헬륨으로 변환해 대량 에너지를 방출한다. 하지만 태양 크기 별의 경우 에너지 중 99%는 pp 연쇄 반응으로 방출되며 베릴륨과 리튬, 붕소를 통해 헬륨을 생산한다. 이번 검출 결과는 CNO 순환에 관한 첫 직접적인 증거이며 예측대로 CNO 순환이 태양 에너지원 중 1%에 기여하고 있다는 입증한다고 연구팀은 밝히고 있다.

연구팀은 CNO 핵융합에 의해 발생하는 중성미자 측정 결과가 별의 탄소와 질소, 산소 함량 추정에 사용할 수 있다고 밝히고 있다. 보통 질량이 큰 별은 온도도 높아질 것으로 거대한 별은 탄소와 질소, 산소 사이에서 원자핵이 루프 모양에 반응해 수소를 헬륨으로 융합시키는 CNO 순환이 주요 에너지원으로 되어 있다. 우주에 보이는 대부분 별이 태양보다 훨씬 큰 별이라고 하면 CNO 순환이 우주 전체 주요 에너지원이 되어 있다고 말할 수 있다.

또 CNO 순환으로 인한 중성미자 검출은 우주를 채우고 있는 암흑물질 수수께끼 해명에도 도움이 될 것으로 기대된다. 한 전문가는 중성미자와 연관된 반입자 사이의 비대칭성이 우주에 반물질이 좀처럼 발견되지 않는 이유를 설명해줄 단초가 될지 모른다고 밝히고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.